永磁伺服电机结构讨论及优化设计摘要：本文通过分析影响电机的径向气隙磁通密度相关因素，比如磁体厚度、磁体块数、磁极偏心距、气隙长度等几个方面，找出影响电机性能的一般规律，并根据该规律提出永磁伺服电机结构改进方案。关键词：伺服电机；结构；优化；气隙磁密1 引言伺服电机（ervomotor）是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，是一种间接传动辅助马达装置。机床、风机、压缩机、泵和机器人等设备都需要伺服电机作为控制部件，而电机的性能对于伺服体系非常重要，根据电机工作原理，可以通过气隙磁通密度提高电机性能和稳定性，而影响电机的径向气隙磁通密度主要有磁体厚度、磁体块数、磁极偏心距和气隙长度等几个相关因素。2 影响气隙磁通密度因素分析伺服电机的主要部件是内部含有永磁铁的一个转子，驱动器可以通过控制 U/V/W 三相电形成电磁场，永磁铁的转子在驱动器产生磁场的作用下转动，电机自带编码器，驱动器通过比较反馈值与目标值把反馈信号给驱动器来调整转子的转动角度。2.1 磁体厚度电机的磁场是由永磁体产生的，影响电机气隙磁场重要的因素就是永磁体的厚度。在保持其他因数不变的情况下，磁体厚度在 1～5mm 区间，以 0.5mm 为步长进行建模，仿真电机径向气隙磁场。分析结果表明；①磁场幅值随磁体的厚度增加而增大。②径向充磁产生的磁场与平行充磁产生的磁场相比，幅值较小，畸变率较大，在磁体较厚时这种差别表现尤为明显。因此综合考虑气隙磁场的幅值和畸变率，永磁体的厚度最好控制在 3～6mm 比较适合。2.2 磁体块数一组永磁体可以组成电机的一个磁极，因此磁体的数目必定会对电机气隙磁场产生重要影响。本文分别由 2、3、4 块永磁体构成一个磁极进行建模，仿真电机径向气隙磁场。分析结果显示：①气隙磁场的幅值随磁体块数的增加而增大。3 块磁体时增幅最大。②气隙磁场的畸变系数随磁体块数的增大反而减小。综合考虑气隙磁场的幅值和畸变率，电机的每极磁体由 3 或者 4 块构成较为适宜。2.3 磁极偏心距磁极是贴合在转子表面上的，而磁极的外径中心和内径中心重合是最简单的一种方式，但这种磁极方式对磁场的正弦性和磁体的利用率不利。在保持其他磁极因素不变的情况下，本文讨论磁极外径中心和内径中心偏离的大小对气隙磁通密度的影响，以步长为 1mm，磁极偏心距在 3～20mm之间建模分析磁极偏心距對电机径向气隙磁场。通过试验结果分析显示：随着磁极偏心距的减小，径向气隙磁通密度幅值...
